四川汶川大地震震害遥感调查与评估

回顾了中国应用遥感技术调查评估地震灾害的历史及其进展,经过综合论证,给出了汶川地震5种震害的分类划分标准和灾害遥感调查评估总体技术流程,总结了灾害遥感调查评估各个不同阶段,采用不同遥感信息源和不同遥感技术方法识别不同震害的效果,为汶川特大地震灾中救援和灾后重建提供了决策依据;结合遥感技术发展的趋势和地震灾害的特点,提出了震害遥感调查评估的发展趋势.     

水田SAR后向散射强度及干涉相干特性研究

利用2007-2011年获取的ALOS PALSAR HH极化方式的FBS及FBD共21景数据, 结合实地1:500土地利用分类图, 对苏南无锡惠山试验区进行了水稻田后向散射强度的时间特性试验及干涉相干特性分析。试验结果表明:该区水稻田后向散射强度随生长周期的变化而变化, 且与各生长阶段的灌溉需水规律的变化一致, 需水量越大, 后向散射强度值越小。干涉相干特性试验表明:同期干涉相干系数略高于非同期干涉相干系数, 且在同期干涉试验中, 时间基线相同的情况下, 非水稻种植期的干涉相干系数达到最高, 其值明显高于水稻种植期的相干系数, 该试验结果对苏南地表沉降监测SAR影像干涉对的选取及地物变化检测具有重要的参考价值。     

基于植被指数的Sentinel-1失相干评估

Sentinel-1数据自全球免费开放以来已被广泛应用于合成孔径雷达干涉测量及相关应用领域，但是其短波长的特性使其容易在部分低相干区域，特别是在植被覆盖区产生失相干现象，因而目前主流的干涉后失相干评估策略可能会造成Sentinel-1数据的浪费和研究成本的提升。针对此情况，本文在顾及极化方式的前提下，分别建立了光学遥感植被指数NDVI和VV/VH极化下Sentinel-1相干系数的定量模型，并在邻近的验证区对模型精度进行了验证，证明了模型的可靠性。基于建立的模型，可以在Sentinel-1数据干涉前对失相干进行定量评估，以克服上述干涉后评估策略的缺点，提高干涉测量的效率并降低研究成本。     

高分辨SAR相干系数图像的开采沉陷区提取

针对煤矿区开采沉陷下沉迅速、地表变形大、容易形成低相干区的特点,该文采用神东矿区2012年1月至2012年12月RADARSAT-2 MF5多视精细波束模式图像,经相干性计算、对低相干区进行数字图像处理、人机交互解译等过程获取研究区内沉陷区的数量和规模。将基于InSAR相干系数图像提取的沉陷区与DInSAR结果进行叠加对比,空间位置能够很好地吻合,由此获得连续变化的开采沉陷区39处。实验表明:不需要复杂的干涉测量,仅使用相干系数图像也可以提取开采沉陷区,可以实现大范围、高强度开采活动造成的地表沉陷灾害的快速评估。     

X波段高分辨率SAR数据土石坝表面相干性时序变化分析

本文以深圳公明水库6个中小型土石坝为试验区,利用10景1 m分辨率升降轨X波段Terra SAR影像和坝体附近连续气象站的降雨量数据,研究了坝体表面相干性的时序变化与雷达本地入射角及降雨的关系。试验结果表明,混凝土面板和草坡平均相干性均会随本地入射角增加而减小,同时,草坡表面平均相干性在有微小降雨的情况下就会快速下降0.1～0.2,差分干涉图的噪声增大;混凝土面板对微小的降雨敏感度小,但是在暴雨情况下将导致其表面完全失相干。上述结果表明,针对中小土石坝坡体变形监测应当顾及坝体的坡度及入射角选择合适的雷达成像参数,同时应充分利用降雨资料评估干涉图失相干情况,剔除噪声数据。     

基于SAR相干系数图像的城市边界提取

相干系数图像对SAR散射体特性的变化十分敏感,对于城区表面特殊物理结构的探测、城市演化和灾害评估等有研究价值。采用豫北地区时间基线为70 d的ENVISAT ASAR雷达干涉相干系数图像,通过分析相干系数图像遥感物理特征,采用二值化、滤波去噪、连接外边界、区域填充、人工干预去噪、边界修整等一系列图像处理方法,最终用MATLAB软件的边界提取函数和算子提取出豫北地区8个县市的最外边界。经过与光学影像分类结果对比,吻合度较好。     

一种监测东营油田地表形变的方法

针对传统永久散射方法和相干目标法干涉图相位解缠的不足,该文提出了一种改进的多主影像相干目标小基线干涉方法。采用融合永久散射方法和相干目标法的优点,较好地平衡了失相干因素的去相干性与干涉目标点之间的矛盾,利用较小的数据集实现地表形变反演;基于14景COSMO-SKYMED雷达影像,采用多主影像相干目标小基线干涉方法提取地表形变信息。基于水准数据验证后的实验结果表明:所提方法不仅可以准确快速地监测出地表沉降区,而且监测精度较高,研究结果可以应用于城市形变监测、地震、滑坡等领域。     

基于三维特征的遥感影像震害房屋损毁评估

针对震害损毁房屋评估的实际需求,研究利用灾前矢量辅助进行震害房屋多种三维损毁特征的提取,进一步基于三维损毁特征进行震害房屋评估分类。灾前矢量的主要作用是分割出独立的单体房屋,同时为震害房屋的损毁提取提供顶面轮廓和面积等先验信息,避免以往点云分割的不确定性,提高损毁评估的准确度。利用提取出的多种损毁特征基于SVM的分类方法对震害房屋进行评估分类,验证了针对震害房屋三维损毁特征损毁评估的适应性和可靠性。     

基于GIS地震灾害的模型研究和空间分析

系统地介绍了建筑物震害预测空间分析模型、地震危险性分析模型、地震经济损失预测模型、人员伤亡与无家可归人员预测、等震线模型等,对建筑物震害预测提出了一种新的、适用于GIS系统的建筑物震害预测方法——模糊震害指数法。并以汶川地震为例进行了地震模型研究和空间分析,为决策部门对震后受损状况与灾后重建工作提供科学依据。     

青海省地震灾后地物变化的快速识别

地震灾后救援时间宝贵,有效利用灾后数据,快速对救援路线及居民情况进行准确的评估,能有效避免地震带来的进一步损害。地震并不是一次即停止,灾后余震同样威胁灾区群众的生命和财产安全。因此,根据灾区地质及居民分布制定后续可持续救援方案,也是灾后救援的重点,这不仅能使救援稳步进行,也可进一步规划安置居民。本文通过比较神经网络和传统机器学习方法,提出了自适应方法的地物分割算法,根据航拍影像的复杂程度使用神经网络和传统算法相结合的方式,通过比较识别出地物与原有测量数据的差别变化,判断灾后道路扭曲和地质变化,为救援工作提供准确的科学依据。     

基于INSAR的青海玉树地震破坏程度评估

利用SAR影像所包含的相位和强度信息,将相干系数与幅度特性相结合,通过逐步回归的方法,建立了以后向散射系数、相关系数和相干系数为因子的地震破坏程度的评估模型.以该模型为基础,对青海玉树地震进行了受灾评估.     

玉树地震灾情SAR遥感监测与信息服务系统

在玉树地震中,中国首套自主知识产权的机载多波段多极化干涉SAR测图系统,发挥全天时主动遥感的优势,成功服务于抗震救灾中。依据玉树地震灾情综合地理信息监测与评估工作,着重探讨SAR遥感影像用于地震灾情监测与评估中的处理方法和技术路线,研究制定了地震灾区灾情综合地理信息监测指标,通过快速几何处理、快速变化信息提取、快速目标判读和灾害空间危险性评估,实现了玉树地震震区灾情综合地理信息的解译、制图和统计评估。在此基础上,开发了玉树地震灾情综合地理信息服务系统,实现了灾情监测信息的综合管理、可视化查询和统计分析。     

基于哨兵数据相干性的洪水淹没范围确定方法

洪涝灾害会造成农田淹没、居民住宅损毁等危害,因此对洪水淹没范围进行实时、准确监测可有效进行灾后治理。利用光学传感器提取洪水淹没范围时,不能穿透云层,因此无法获取有效地面信息;而SAR使用微波波段,不受天气影响,在夜间也能成像。因此,SAR成为洪水灾害灾情评估的有力工具。本文利用2021年9月23日、10月5日、10月17日3景SAR雷达影像Sentinel-1A数据,计算相干性系数,设置阈值为0.2,提取水体淹没范围,分析其扩张范围及变化趋势,并根据生成的形变图分析水位抬升变化,验证了基于雷达数据的相干系数阈值提取方法监测洪水淹没范围,以及采用InSAR技术准确提取水体边界与分析水位上升趋势的可行性。     

基于D-InSAR的长宁地震形变场提取与模拟

2019年6月19日四川长宁县发生Ms6.0地震,提取地震同震形变场,反演震源机制,对于地震破裂分析、指导救灾具有重要意义。本文利用两轨差分干涉处理覆盖长宁地震影响区域的两景Sentinel-1A影像,在对D-InSAR关键技术和影像特征研究的基础上,配置处理方法和参数,提取了此次地震的同震形变场,采用Okada模型和正向建模对发震断层的几何参数及形变场进行了反演和模拟。结果表明,长宁地震形变场呈西北—东南走向的次级断层控制的不规则椭圆形,断层的两侧区域特征差异明显,断层左下侧为沉降区,右上侧为隆升区,两者的最大视线向形变分别为8、6 cm。断层的运动主要以左旋走滑为主,平均滑动距离约0.38 m,平均滑动角约55°,正向模拟的形变场与观测结果相符,这表明观测结果较可靠,同时也提高了低相干形变区的观测精度。     

地震灾区1：25000影像地图快速制作方法

在地震灾区重建规划用图测绘生产实践的基础上,总结了充分利用已有基础测绘资源及灾前灾后影像资料,采用航测遥感技术对多源遥感影像的处理及多源数据快速整合的技术和方法,提出了可靠、及时、高效率制作地震灾区影像地图的技术路线。     

面向地震应急调查的遥感应用现状及趋势分析

地震是一种会造成人类生命财产重大损失的突发性自然灾害,震后第一时间启动应急响应并开展灾情的快速评估能有效地减轻地震灾害带来的破坏。空间对地观测技术为宏观性的地震应急与调查工作提供了便捷、经济的途径,随着空间对地观测技术与数据处理技术的不断发展,各国学者对遥感应急调查开展了大量深入的研究工作,相关研究成果已广泛地应用于地震应急的实际工作中。但是,遥感数据类型与处理技术的多样化也带来了应急信息的散乱,导致遥感快速应急响应系统性不强,使得应急服务不持续,一定程度上限制了遥感技术的效能;为此,针对现阶段遥感技术在地震应急调查中的应用情况,在总结地震应急调查常用遥感技术手段的基础上,分析了遥感快速应急响应面临的技术挑战,重点梳理了地震应急不同阶段对遥感数据及应急专题产品产出类型与时效性的现实需求,结合震后灾区影像数据的情况,系统地分析了光学、雷达、激光雷达遥感技术在地震应急调查应用中的技术现状与存在的问题。在实际地震应用案例分析的基础,总结剖析遥感应急工作存在的问题,并重点从海量数据快速处理、震害信息智能化提取、多源数据协同分析3个技术层面论述了遥感地震应急面临的核心困难,基于此,结合在轨数据实...     

ALOS-2 PALSAR-2的干涉相干性分析——以黄河上游地区为例

作为目前仅有的L波段星载SAR系统,PALSAR-2在国土资源调查和地质灾害监测方面有着广泛和独特的应用潜力。自其发射运行以来,它的数据质量成为用户们广泛关注的焦点。对于涉及雷达干涉测量的应用来说,干涉相干性是SAR数据最重要的质量评价指标之一。本文选取了覆盖黄河上游山区的PALSAR-2与PALSAR各一对影像,开展了干涉处理实验分析。本文提出采用相干分解技术,可以抑制几何去相干的影响,并从地物类型和地形坡度两个方面,分析比较它们的相干性分布差异,同时,给出了黄河上游地区的差分干涉初步结果。实验结果表明,在地形起伏较大的地区,相似观测模式获取的PALSAR-2数据的相干性通常优于PALSAR数据,干涉性能有显著的提升。同时,PALSAR-2差分干涉图在拉西瓦水电站果卜岸坡坡体上探测到了清晰的形变条纹,在滑坡体形变监测方面展现出巨大的应用潜力。     

基于3S技术的自然灾害应急管理系统设计

针对2008年抢险救灾过程中存在的问题和不足,分析了如冷冻、地震这种大型自然灾害在应急管理上的功能需求。综合3S技术在应急管理中的重要作用及我国国情,提出了基于3S技术的自然灾害应急管理系统的初步设计方案,对减灾救灾具有一定的借鉴意义。     

结合IR-MAD与均值漂移算法的密集城区遥感影像变化检测

不同时相遥感影像变化检测已成为土地利用变更调查、城市扩张分析、自然灾害分析及其他环境问题必不可少的技术手段之一。本文提出了一种结合IR-MAD与均值漂移算法的密集城区遥感影像变化检测方法。该方法通过伪不变特征法完成两期影像的相对辐射校正,有效改善影像间的配准误差,并利用IR-MAD算法对校正后的影像进行迭代运算,采用均值漂移算法对迭代后的影像进行分割,同时运用形态学方法处理分割后的影像,最终提取变化图斑。试验结果表明,该方法可以有效检测出变化区域,可应用于城市地表覆盖的变化检测。